BÁO CÁO Thiết kế hệ thống đèn giao thông sử dụng ic số

Với kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn yếu, nên mục đích của đề tài này chỉ dừng lại ở mức tiếp cận, tìm hiểu nhằm nâng cao kỹ năng thực tiễn để phát triển sau này

Trang 1

MỤC LỤC

1 Giới thiệu 3

1.1 Tìm hiểu đề tài 3

2 Nghiên cứu lý thuyết 4

2.1 Khối nguồn 4

2.2 Bộ tạo xung:Sử dụng IC 555 4

2.2.1 Các thông số cơ bản của IC 555 4

2.2.2 Các chức năng của 555 4

2.2.3 Sơ đồ chân IC555 5

2.2.4 Công thức tính tần số điều chế độ rộng xung của 555 6

2.3 Bộ đếm: Sử dụng IC 74LS192 7

2.4 Bộ giải mã: Sử dụng IC 74LS247 8

2.5 IC 74LS153 10

2.6 IC 74HC4017 11

2.7 IC OR 74LS32 12

2.8 IC NOT 74LS04 12

2.9 Bộ hiển thị 13

2.10 Các phần mềm hỗ trợ 14

3 Nội dung chính 15

3.1 Sơ đồ khối 15

3.2 Sơ đồ nguyên lý 15

3.3 Sơ đồ thi công 20

3.4 Sản phẩm 22

4 Kế hoạch thực hiện đề tài 23

4.1 Timeline 23

5 Kết luận 24

6 Phụ lục 25

6.1 Hình ảnh 25

Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết

Trang 2

6.2 Bảng biểu 26

7 Tài liệu tham khảo 27

Trang 3

1 Giới thiệu

Việc áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào đời sống nhằm nâng cao mức sốngcon người ngày càng phổ biến: Từ các ứng dụng trong công cộng như hệ thống an ninh cho tới những ứng dụng trong lao động sản xuất như các dây chuyền sản xuất tự động trong các phân xưởng nhà máy…Trong đó, phát triển công nghệ trong giao thông trở nên thông minh, thân thiện, và an toàn hơn là một lĩnh vực rất quan trọng và có nhiều tiềm năng phát triển Với mong muốn được tiếp cận, học hỏi lĩnh vực này, nhóm đã chọn đề tài “Hệ thống đèn giao thông”

Với kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn yếu, nên mục đích của đề tài này chỉ dừng lại ở mức tiếp cận, tìm hiểu nhằm nâng cao kỹ năng thực tiễn để phát triển sau này ( đồ án 2, đồ án 3, đồ án tốt nhiệp,…) Chính vì vậy, hệ thống này sẽ được thiết kế và thi công theo hướng đơn giản, hoạt động tương đối hiệu quả nhưng vẫn tạo điều kiện để mở rộng và nâng cao hệ thống về sau

Phương pháp nghiên cứu và thực hiện đề tài: từ kiến thức sẵn có, tham khảo tài liệu trong thư viện, trên mạng và quan trọng nhất là sự hướng dẫn của GVHD thực hiện đề tài.Với phương pháp và mục đích trên, đề tài hoàn toàn có tính ứng dụng thực tiễn cũng như tính khả thi cao

1.1 Tìm hiểu đề tài

Nhóm đã tìm hiểu nhiều nguồn trên internet và các khóa đi trước thấy rằng đề tài này

đã có nhiều nhóm thực hiện , qua đó nhóm đã đúc kết được một số kiến thức cũng như rútđược nhiều kinh nghiệm như:

 Cách thiết kế mạch: Có thể sử dụng các IC số hoặc vi điều khiển Các cách thì có ưu nhược điểm riêng

 Nếu sử dụng IC số thì không cần đòi hỏi các kiến thức về lập trình Nhưng mạch cồng kền, nhiều linh kiện, mạch layout phức tạp, hệ thống khó phát triển, nâng cấp

 Nếu sử dụng VĐK thì mạch nhỏ gọn, ít IC, layout đơn giản, hệ thống dễ nângcấp, phát triển,… Nhưng đòi hỏi người thực hiện phải nắm các kiến thức về lập trình cho VĐK

Vì đồ án môn học 1 yêu cầu người thực hiện chủ yếu nắm những kiến thức về các linh kiện điện tử, IC số, các kĩ năng cơ bản về thi công, thiết kế mạch,… và không đòi hỏi

đề tài phức tạp nên nhóm thực hiện đề tài này chỉ sử dụng các IC số

Trang 4

2 Nghiên cứu lý thuyết

2.1 Khối nguồn

Trong đề tài này nhóm sử dụng nguồn máy tính:

 Input: 200-240VAC, 3A, 47-63Hz

 Output: Chỉ sử dụng ngõ ra 5V, 18A

2.2 Bộ tạo xung:Sử dụng IC 555

2.2.1 Các thông số cơ bản của IC 555

Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555 )Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA

Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V

Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V

Công suất lớn nhất là : 600mW

2.2.2 Các chức năng của 555

Là thiết bị tạo xung tương đối chính xác

Điều chế được độ rộng xung

Hình 1: IC 555[ CITATION www14 \l 1033 ]

Trang 5

Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như

1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc

Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic Trạng thái của tín

hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng VCC và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này không được 0V

mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V)

Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra Khi chân số 4 nối mass thì ngõ ra

ở mức thấp Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trênchân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC

Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555

theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định

Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và

cũng được dùng như 1 chân chốt

Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển

bởi tầng logic của chân 3 Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại, ngược lại thì

nó mở ra Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động

Chân số 8 (VCC): chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động Không có chân này coi

Hình 2: Sơ đồ chân IC 555[ CITATION www14 \l

1033 ]

Trang 6

như IC chết Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy từng loại 555 thấp nhất là con NE7555).

Trang 7

Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có công thức tính tần số , độ rộng xung.

Tần số của tín hiệu đầu ra là :

f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2)) Chu kì của tín hiệu đầu ra : t = 1/f

Hình 3: Sơ đồ kết nối IC 555[ CITATION www14 \l 1033 ]

Trang 8

11 Chân quay về trạng thái đếm đặt trước.

Hình 4: IC 74LS192[ CITATION www14 \l 1033 ] Hình 5: Sơ đồ chân IC 74LS192[ CITATION

www141 \l 1033 ]

Trang 9

2.4 Bộ giải mã: Sử dụng IC 74LS247

Hình 6: Bảng trạng thái IC 74LS192[ CITATION www141 \l 1033 ]

Trang 10

74247: IC giải mã BCD để hiển thị ra led 7 đoạn

Hình 7: IC 74LS247[ CITATION www141 \l 1033 ]

Hình 8: Sơ đồ chân IC 74LS247[ CITATION www141 \l 1033

]

Trang 11

Các chân: 1, 2, 6, 7, 8, 16 tích cực mức cao, các chân còn lại tích cực mức thấp.

4 (RBI) Xuất số khác “0” qua led kế tiếp bên trái

5 (BI) Không hiển thị các số không vô nghĩa

Trang 12

Trang 13

Trang 14

74153: IC dồn kênh

Hình 11: Cấu tạo IC 74LS153[ CITATION www141 \l 1033 ] Hình 10: IC 74LS153[ CITATION

www141 \l 1033 ]

Trang 15

Trang 16

2.6 IC 74HC4017

744017: IC giải mã

Hình 14: Cấu tạo IC 74HC4017[ CITATION www141 \l 1033 ] Hình 13: IC 74HC4017[ CITATION

www141 \l 1033 ]

Trang 17

Hình 15: Bảng trạng thái IC 74HC4017[ CITATION www141 \l 1033 ]

Trang 18

2.7 IC OR 74LS32

2.8 IC NOT 74LS04

7404: cổng logic đảo, 1 ngõ vào 1 ngõ ra

Hình 17: Sơ đồ chân IC74LS32[ CITATION www14 \l 1033 ] Hình 16: IC 74LS32[ CITATION

www141 \l 1033 ]

Hình 18: IC 74LS04[ CITATION www14

\l 1033 ]

Trang 19

2.9 Bộ hiển thị

Hình 19: Sơ đồ chân IC 74LS04[ CITATION www141 \l 1033 ]

Trang 20

Led 7 đoạn: Có 2 loại Anode chung và Cathode chung, trong đề tài nhóm chọn sử

dụng loại Anode chung Đối với loại Anode chung thì các ngõ vào đều tích cực mức thấp,chân Anode chung được nối lên nguồn

Hình 20: LED 7 đoạn[ CITATION

www14 \l 1033 ]

Hình 21: Cấu tạo LED 7 đoạn[ CITATION www14 \l 1033 ]

Trang 21

Led đơn:

Ðiện áp định mức của Led:

Led xanh lá: 2.7 - 3 voltLed xanh và Led trắng: 3.5 - 4 voltLed đỏ: 2.2 – 2.5 volt

Dòng định mức của Led: 20mA cho đa số

các Led

Hình 22: Bảng trạng thái LED 7 đoạn[ CITATION www141 \l 1033 ]

Hình 23: LED đơn[ CITATION www14 \l 1033 ]

Trang 22

2.10 Các phần mềm hỗ trợ

Phần mềm mô phỏng proteus: Proteus là một phần mềm chuyên dụng để mô phỏng, thiết kế mạch cũng như vẽ sơ đồ mạch in,… đặc biệt đây là một phần mềm được trang bị nhiều công cụ mạnh mẽ về mô phỏng và được nhiều người sử dụng

Hình 24: Phần mềm Proteus

Trang 23

3 Nội dung chính

3.1 Sơ đồ khối

Hình 25: Sơ đồ khối

Trang 24

3.2 Sơ đồ nguyên lý

Hình 26: Sơ đồ nguyên lý toàn bộ hệ thống

Trang 25

Hình 28: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Hình 27: Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung

Trang 26

Hình 29: Sơ đồ nguyên lý mạch chọn kênh

Hình 30: Chi tiết mạch chọn kênh

Trang 27

Hình 32: Mạch hiển thị dùng LED 7 đoạn Hình 31: Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị

Trang 28

Hình 33: Mạch hiển thị dùng LED đơn

Trang 29

Hình 34: Layout mạch đếm và giải mã

Trang 30

Hình 35: Layout mạch tạo xung và thiết lập số đếm

Hình 36: Layout mach hiển thị

Trang 31

Trang 32

4 Kế hoạch thực hiện đề tài

4.1 Timeline

5 (24/3-31/4) Nhận đề tài

6 (1/4-7/4) Soạn đề cương

7 (8/4-14/4) Nghiên cứu lý thuyết, chỉnh sửa đề cương

Hình 37: Sản phẩm

Trang 33

9 (22/4-28/4) Nghiên cứu lý thuyết, vẽ layout

10 (29/4-5/5) Nghiên cứu lý thuyết, mua linh kiện, test mạch (trên testboard)

Trang 34

5 Kết luận

Vì đồ án môn học 1 yêu cầu người thực hiện chủ yếu nắm những kiến thức về các linh kiện điện tử, IC số, các kĩ năng cơ bản về thi công, thiết kế mạch,… và không đòi hỏi

đề tài phức tạp nên nhóm thực hiện đề tài này chỉ sử dụng các IC số

Ưu điểm: không đòi hỏi các kiến thức về lập trình

Nhược điểm: mạch cồng kền, nhiều linh kiện, mạch layout phức tạp, tốn nhiều chi phí, hệ thống khó phát triển, nâng cấp

Mạch hoạt động ổn định và hiệu quả đạt khoảng 95% mục tiêu ban đầu đặt ra, hoạt động giống với thực tế và có tính ứng dụng

Giảng đồ hoạt động:

Hình 38: Giảng đồ hoạt động của hệ thống đèn

Hướng phát triển: thay thế bằng vi điều khiển

Trang 35

6 Phụ lục

6.1 Hình ảnh

Hình 1: IC 555 (4) 4

Hình 2: Sơ đồ chân IC 555 (4) 5

Hình 3: Sơ đồ kết nối IC 555 (4) 6

Hình 4: IC 74LS192 (4) 7

Hình 5: Sơ đồ chân IC 74LS192 (1) 7

Hình 6: Bảng trạng thái IC 74LS192 (1) 8

Hình 7: IC 74LS247 (1) 8

Hình 10: Cấu tạo IC 74LS153 (1) 10

Hình 11: IC 74LS153 (1) 10

Hình 13: Cấu tạo IC 74HC4017 (1) 11

Hình 14: IC 74HC4017 (1) 11

Hình 15: Bảng trạng thái IC 74HC4017 (1) 11

Hình 16: Sơ đồ chân IC74LS32 (4) 12

Hình 17: IC 74LS32 (1) 12

Hình 18: IC 74LS04 (4) 12

Hình 20: LED 7 đoạn (4) 13

Hình 21: Cấu tạo LED 7 đoạn (4) 13

Hình 22: Bảng trạng thái LED 7 đoạn (1) 13

Hình 23: LED đơn (4) 14

Hình 24: Phần mềm Proteus 14

Hình 25: Sơ đồ khối 15

Hình 26: Sơ đồ nguyên lý toàn bộ hệ thống 15

Hình 27: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 16

Hình 28: Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung 16

Hình 29: Sơ đồ nguyên lý mạch chọn kênh 17

Hình 30: Chi tiết mạch chọn kênh 17

Hình 31: Mạch hiển thị dùng LED 7 đoạn 18

Hình 32: Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị 18

Hình 33: Mạch hiển thị dùng LED đơn 19

Hình 34: Layout mạch đếm và giải mã 20

Hình 35: Layout mạch tạo xung và thiết lập số đếm 21

Hình 36: Layout mach hiển thị 21

Hình 37: Sản phẩm 22

Trang 36

Hình 38: Giảng đồ hoạt động của hệ thống đèn 24

6.2 Bảng biểu

Bảng 1: Chức năng các chân IC 74LS192 6 Bảng 2: Chức năng các chân IC 74LS247 8 Bảng 3: Timeline 22

Trang 37

7 Tài liệu tham khảo

1 www.alldatasheet.com [Online] http://www.alldatasheet.com/datasheet.

2 Trần Thu Hà, Trương Thị Bích Ngà, Nguyễn Thị Lưỡng, Giáo trình Điện tử cơ bản Tp Hồ Chí

Minh : DHSPKT, 2013

3 Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trường Duy Giáo trình kỹ thuật số Tp Hồ Chí Minh : DHSPKT, 2013.

4 www.dientuvietnam.net [Online] http://www.dientuvietnam.net/.

5 Phú, Nguyễn Đình Tài liệu thực hành kỹ thuật số Tp Hồ Chí Minh : DHSPKT.

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	1,86 MB